WO2017169483A1 - 車室位置調整装置 - Google Patents

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actuator
position adjusting
low
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匠 堀
上原　秀和
佐伯　健太郎
雄久 ▲浜▼田
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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    • F05D2270/42—Type of control system passive or reactive, e.g. using large wind vanes

Definitions

  • the present invention relates to a casing position adjustment device for a steam turbine used in a power plant or the like.
  • the steam turbine is used, for example, to supply power to a generator in a power plant, and the rotor provided in the steam turbine is fixed in a radial position by a journal bearing in front of the passenger compartment, The axial position is fixed at the rear by a thrust bearing.
  • thermal elongation difference the difference in displacement amount of the thermal elongation between the rotor and the inner casing.
  • an ACC abradable seal is provided on the inner peripheral surface of a high-pressure turbine dummy part in a passenger compartment, and the ACC abradable seal has a seal dam protruding toward the rotor at predetermined intervals in the rotor axial direction. Is formed. Further, the rotor is provided with seal fins protruding toward the vehicle compartment side at predetermined intervals in the rotor axial direction. The seal dam formed on the ACC abradable seal and the seal fin formed on the rotor are formed apart from each other in the rotor axial direction.
  • a shaft seal (labyrinth seal or the like) is provided on the inner peripheral surface of the high-pressure turbine cascade in the passenger compartment, and this shaft seal approaches the rotor as the surface facing the rotor approaches the thrust bearing. It is stepped. Further, a seal fin protruding toward the rotor is formed at each step. Further, the rotor blade provided on the rotor has a stepped surface facing the passenger compartment, and approaches the passenger compartment side as it approaches the thrust bearing. And each seal fin of a shaft seal is distribute
  • the seal fin of the shaft seal may be disengaged from the optimum position and get off the moving blade step. As a result, leakage between the seal fins and the moving blades increases, and turbine efficiency decreases.
  • the tie beam When adjusting the thermal expansion difference by the passive control on the passenger compartment side, for example, the tie beam is thermally extended, so that the thermal expansion is transmitted to the inner passenger compartment connected to the foundation, and is equivalent to the thermal expansion of the rotor.
  • the thermal expansion difference cannot be controlled with high accuracy within the target value.
  • an object of the present invention is to provide a vehicle interior position adjustment device that can improve turbine efficiency by canceling a difference in thermal expansion while receiving a thrust load with an anchor bolt.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-mentioned problems is
  • the free side end is fixed in the radial direction by a journal bearing, the fixed side end is fixed in the axial direction by a thrust bearing, and the casing in which the fixed side end is fixed in the axial direction by the thrust bearing.
  • a steam turbine provided with a casing position adjusting device that adjusts an axial position of the casing due to thermal expansion with respect to the rotor, An end plate facing the free side in the axial direction in the low-pressure compartment among the compartment, and a diaphragm-like low-pressure compartment end plate that can be deformed in the axial direction; And an actuator for deforming the low-pressure casing end plate so as to extend toward the axially free side.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-mentioned problems is as follows.
  • the vehicle compartment is fixed with anchor bolts on the axially fixed side of the low-pressure vehicle compartment end plate.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is
  • the actuator is connected to the both ends in the radial direction and the horizontal direction of the low-pressure casing end plate from the axial free side.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above problem is as follows.
  • the journal bearing has a bearing box fixed to the passenger compartment and formed with arms extending radially and horizontally.
  • the actuator is connected to each of the arms from an axially fixed side.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is In the vehicle interior position adjusting apparatus according to the first or second invention, A first sensor that measures a difference in thermal expansion that is a difference in displacement between the rotor and the passenger compartment; And a controller for controlling the actuator based on a measurement value of the first sensor.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is In the vehicle interior position adjusting apparatus according to the fifth aspect of the invention, A second sensor for measuring the thrust of the actuator; The controller controls the actuator so that a measured value by the second sensor is equal to or less than a first predetermined value.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problem is In the vehicle interior position adjusting apparatus according to the fifth aspect of the invention, A third sensor for measuring a distortion force of the low-pressure casing end plate; The controller controls the actuator so that a measured value by the third sensor is equal to or less than a second predetermined value.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is In the vehicle interior position adjusting apparatus according to any one of the fifth inventions, A fourth sensor for measuring vibration of the low-pressure casing end plate; The controller controls the actuator so that a measured value by the fourth sensor is not more than a third predetermined value.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is In the vehicle interior position adjusting apparatus according to any one of the fifth inventions, A fifth sensor for measuring the rotational torque of the rotor; The controller controls the actuator based on a measurement value of the fifth sensor so that an axial relative position of the casing to the rotor becomes a position of the maximum output of the steam turbine. To do.
  • a vehicle interior position adjusting apparatus for solving the above-described problems is
  • a sixth sensor for measuring the temperature in the passenger compartment
  • the controller controls the actuator based on a measurement value of the sixth sensor so that an axial relative position of the casing to the rotor is the highest efficiency of the steam turbine.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-described problems is
  • the vehicle compartment is fixed on the foundation via a base plate
  • Reaction force receivers are arranged on the foundations on the free sides of both the radial and horizontal ends of the low-pressure casing end plate
  • the reaction force receiver is fixed with its lower portion extending toward the base plate
  • the actuator is provided between the reaction force receiver and the low-pressure casing end plate.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above problems is as follows.
  • Reaction force receivers are respectively fixed on the foundations on the free sides of both the radial and horizontal ends of the low-pressure casing end plate,
  • the actuator is provided between the reaction force receiver and the low-pressure casing end plate.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above-mentioned problems is
  • Reaction force receivers are respectively fixed on the foundation on the fixed side of the arm,
  • the actuator is interposed between the reaction force receiver and the arm.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above problems is as follows.
  • the actuator is arranged within the outermost diameter of the low-pressure casing end plate in the radial direction.
  • a vehicle interior position adjusting device for solving the above problems is as follows:
  • the vehicle interior position adjusting apparatus In the vehicle interior position adjusting apparatus according to the first aspect of the invention, It is characterized by expanding into a substantially semicircular shape in the radial direction and having a shape in which the vicinity of the outer periphery in the radial direction is inclined in the axial direction.
  • the turbine efficiency can be improved by canceling the difference in thermal expansion while receiving the thrust load with the anchor bolt.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a casing of a steam turbine and its surroundings in Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows the example of the vehicle interior shape which has a diaphragm-shaped part.
  • (A) is sectional drawing of aa of FIG. 1
  • (b) is a perspective view of a vehicle interior.
  • 1 is a schematic view of a casing of a steam turbine and its surroundings in Embodiment 1 of the present invention.
  • (A) is a partial top view
  • (b) is a side view
  • (c) is a partial front view. It is the schematic explaining the installation location of the actuator in Example 1 of this invention.
  • (A) is a top view
  • (b) is a side view
  • (c) is a partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line in (b).
  • (a) shows the state before a deformation
  • (b) represents the state after a deformation
  • It is a block diagram explaining the control system of the actuator in Example 1 of this invention. It is a circuit diagram explaining the structure of the hydraulic unit controlled by the controller of Example 1 of this invention. It is the schematic explaining the installation location of the actuator in Example 2 of this invention.
  • (A) is a top view
  • (b) is a side view
  • (c) is a partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line in (b). It is the elements on larger scale corresponding to FIG.4 (c) for demonstrating the installation location of the actuator in Example 3 of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a casing of a steam turbine and its surroundings, with the left side of the paper being the free side and the right side being the fixed side.
  • the journal bearing that supports the free side of the rotor 12 and the thrust bearing that supports the fixed side of the rotor 12 are omitted, but the axial position of the “thrust bearing installation location” is indicated by a broken line.
  • the white arrow starting from the broken line at the thrust bearing installation point indicates that the thermal expansion of the rotor 12 has occurred from the starting point, and the direction of the arrow indicates the direction of the thermal expansion of the rotor 12. Yes.
  • the vehicle compartment position adjusting device controls the vehicle compartment side in the axial direction. Further, in the present embodiment, the entire vehicle compartment 11 is not made completely free in the axial direction as in Patent Document 1 described above, but the vehicle compartment 11 is an axis of “vehicle compartment anchor point” indicated by a broken line in FIG. At the directional position, it is fixed with anchor bolts.
  • the white arrow which has come out from the broken line of the vehicle interior anchor point represents the thermal expansion of the vehicle interior 11. Further, the white arrow starting from the broken line of the vehicle interior anchor point indicates that the thermal expansion of the vehicle interior 11 has occurred from the starting point, and the direction of the arrow indicates the direction of the thermal expansion of the vehicle interior 11. Show.
  • an end plate (low pressure chamber end plate) 11a (shown by a broken line frame in FIG. 1) facing the axially free side of the low pressure casing 11A having a rib 11B provided on the outer surface is a diaphragm-like flexible structure.
  • the low-pressure casing end plate 11a that can suppress the influence of pressure deformation is thinned, and the strength design is performed so that the portion with the thinned portion can be deformed by a thermal expansion difference adjustment margin of ⁇ 2 mm.
  • the low-pressure casing end plate 11a is deformed by an actuator. Note that the low-pressure casing end plate 11a expands into a substantially semicircular shape in the radial direction, and has a shape in which the vicinity of the outer periphery in the radial direction is inclined in the axial direction as shown in FIG.
  • the thrust load is received by the anchor bolt, and a part of the casing 11 (low pressure casing end plate 11a) is deformed into a diaphragm to adjust the positioning of the inner blade ring.
  • the passenger compartment 11 If the passenger compartment 11 is completely free, it is necessary to support the entire thrust load (pressure difference, thermal elongation, seismic acceleration, etc.) acting on the passenger compartment 11 with the actuator, such as when the actuator thrust is lost. Problems such as blade contact and actuator size increase due to troubles. Therefore, in this embodiment, the thrust load is received by the anchor bolt, and a part of the vehicle compartment 11 (low pressure vehicle compartment end plate 11a) is deformed into a diaphragm shape, and the positioning is adjusted, so that an emergency fail-safe is possible. In addition, the actuator can be downsized.
  • the thrust load pressure difference, thermal elongation, seismic acceleration, etc.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a vehicle compartment shape having a diaphragm-like portion.
  • 2A is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG. 1
  • FIG. 2B is a perspective view of the passenger compartment.
  • the diaphragm-like low-pressure casing end plate 11a bends and deforms when the rigid body portion (high-pressure casing) 11b moves and adjusts toward the free side in the axial direction. As a result, it is possible to adjust the movement of only the rigid body portion (high pressure casing) 11b by ⁇ 2 mm while the casing 11 is fixed by the anchor.
  • FIG. 3 is a schematic view of the steam turbine casing 11 and its surroundings.
  • 3A is a partial top view
  • FIG. 3B is a side view
  • FIG. 3C is a partial front view.
  • the thrust bearing 16 is illustrated.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) a broken line indicating the axial position of the vehicle compartment anchor point is attached, and the white arrow starting from this broken line is the same as in FIG.
  • the white arrow starting from the thrust bearing 16 is the same as the white arrow starting from the thrust bearing installation location in FIG.
  • the casing 11, the bearing housing 13 of the journal bearing, and the thrust bearing 16 are placed on the foundation 14, and as shown in FIG. 3 (a).
  • the casing 11 is fixed to the foundation 14 by anchor bolts 15 disposed on the rotor axial direction fixed side of the low-pressure casing end plate 11a at both ends in the rotor radial direction and in the horizontal direction of the casing 11.
  • the vehicle compartment 11 is thermally extended from the anchor bolt 15 to the fixed side in the rotor axial direction as indicated by the white arrow in the figure.
  • the bearing box 13 is fixed to the passenger compartment 11 and a rod (not shown). Further, the rotor 12 is movable in the rotor axial direction with respect to the bearing housing 13. Therefore, the bearing box 13 moves in the rotor axial direction due to the thermal expansion of the vehicle compartment 11. In addition, the rotor 12 (omitted in FIG. 3) is thermally extended from the thrust bearing 16 to the free side as indicated by the white arrow.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the installation location of the actuator 17 in the present embodiment.
  • 4A is a top view
  • FIG. 4B is a side view
  • FIG. 4C is a partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 4B.
  • the description of the thrust bearing is omitted.
  • the anchor bolt 15 is disposed through the vehicle compartment 11, the base plate 14a, and the foundation 14, so that the vehicle compartment 11 is fixed to the base 14 via the base plate 14a. Has been.
  • reaction force receivers 18 are arranged on the foundations 14 on the free side of both ends in the rotor radial direction and the horizontal direction of the low-pressure casing end plate 11a. Further, the reaction force receiver 18 extends downward toward the base plate 14a, and the extended portion and the base plate 14a are fixed by welding, bolts, or the like.
  • An actuator 17 is interposed and fixed between the reaction force receiver 18 and the low-pressure casing end plate 11a. That is, the actuator 17 is connected to both ends of the low-pressure casing end plate 11a in the rotor radial direction and in the horizontal direction.
  • the actuator 17 pulls the low-pressure passenger compartment end plate 11a to the free side (thermal extension direction). Then, as shown by broken lines in FIGS. 4A and 4B, the low-pressure casing end plate 11a is deformed so as to extend in the rotor thermal extension direction (the rotor radial direction free side). The bearing box 13 fixed to the chamber 11 is shifted in the heat expansion direction of the rotor (the rotor radial direction free side). Therefore, the difference in thermal elongation can be canceled.
  • the reaction force when the actuator 17 pulls the low-pressure casing end plate 11 a is received by the anchor bolt 15.
  • a pressure type is used for the actuator 17, for example.
  • a hydraulic jack or the like that is also used in heavy object replacement work of several hundred tons such as a furnace internal structure is preferable.
  • the free side end is fixed in the radial direction by a journal bearing (not shown), and the fixed side end is fixed in the axial direction by the thrust bearing 16.
  • An adjusting device which is an end plate that faces the free side in the axial direction of the low-pressure compartment of the vehicle compartment 11 and that has a diaphragm-like low-pressure compartment end plate 11a that can be deformed in the axial direction, and a low-pressure compartment end plate 11a And an actuator 17 that is deformed so as to extend toward the direction free side.
  • the vehicle compartment 11 is fixed with anchor bolts 15 on the axially fixed side with respect to the low-pressure vehicle compartment end plate 11a. Furthermore, the actuator 17 is connected to the both ends in the radial direction and the horizontal direction of the low-pressure casing end plate 11a from the free side in the axial direction.
  • the vehicle compartment 11 is fixed on the foundation 14 via the base plate 14a, and reaction force receivers 18 are arranged on the foundations 14 on the free sides at both ends in the radial direction and the horizontal direction of the low-pressure compartment end plate 11a,
  • the reaction force receiver 18 is fixed with its lower portion extending toward the base plate 14a, and the actuator 17 is interposed between the reaction force receiver 18 and the rib 11a.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the tensile position of the actuator and the result of deformation analysis by FEM, corresponding to FIG. FIG. 5A shows a state before deformation, and FIG. 5B shows a state after deformation.
  • the tension at the actuator pulling position (the outermost diameter position of the low-pressure casing end plate 11a) b shown in FIG. 5B is the most deformed of the low-pressure casing end plate 11a, the maximum stress is increased, and the rigid portion ( This is the worst condition in which the amount of movement of the free side end of the high-pressure casing 11b is minimized.
  • the stress of the low-pressure casing end plate 11a is 151.9 MPa at the maximum in the welded portion and satisfies the allowable stress of 199.9 MPa (1.5 ⁇ a) or less, and the rigid body portion (high-pressure casing) 11b. It was found that the free side end of the plate could move 2.2 mm even under the minimum conditions, and the necessary amount of difference in thermal elongation could be secured. Therefore, it is considered that the thermal expansion difference can be adjusted by arranging and pulling the actuator within the outermost diameter of the low-pressure casing end plate 11a in the radial direction.
  • FIG. 6 is a block diagram for explaining a control system of the actuator 17 in the present embodiment.
  • the actuator 17 is a hydraulic cylinder, but the present embodiment is not limited to this.
  • the passenger compartment position adjusting apparatus includes a sensor 21, a controller 22, and a hydraulic unit 23 as shown in FIG.
  • a thermal expansion difference meter (or a bearing box displacement meter) that detects a detection value for feedback is used.
  • the differential thermal expansion meter is fixed in the bearing housing 13 and measures the differential thermal expansion between the passenger compartment 11 and the rotor 12 by detecting the position of the rotor 12.
  • the bearing box displacement meter measures the amount of displacement of the bearing box 13.
  • the senor 21 is used not only with a thermal expansion difference meter (or a bearing box displacement meter) but also with other sensors.
  • a monitoring / trip (operation stop) management sensor that performs monitoring (control) in some cases to prevent the command value to the actuator 17 from becoming an excessive value, and further, power generation efficiency
  • a comparative evaluation sensor for comparing and evaluating the planned value and the measured value may be used.
  • an actuator thrust meter that measures the thrust (load force of the hydraulic cylinder) of the actuator 17 and a strain meter that measures the strain (stress) force of the low-pressure casing end plate 11a.
  • One or a plurality of accelerometers that measure the vibration of the low-pressure casing end plate 11a are used.
  • the comparative evaluation sensor for example, one or both of a shaft torque meter for measuring the rotational torque of the rotor 12 and a vehicle interior thermometer for measuring the temperature in the vehicle interior 11 are used.
  • the controller 22 controls the actuator 17 via the hydraulic unit 23.
  • the thermal expansion difference is 0 (or
  • the actuator 17 is controlled so as to be a target value input in advance).
  • the control amount of the actuator 17 is calculated, and the actuator 17 is controlled via the hydraulic unit 23 so that the target control amount is obtained (in addition, the target control speed is set, The displacement speed may be obtained from the displacement amount and used for controlling the actuator 17).
  • the controller 22 is set so that the measured value of the thrust of the actuator 17 by the sensor 21 as the actuator thrust meter is not more than a predetermined force (first predetermined value). Monitoring and control of the actuator 17 are performed.
  • the controller 22 determines the measured value of the distortion of the low-pressure compartment end plate 11a by the sensor 21 as a strain gauge in order to monitor the strength of the low-pressure compartment end plate 11a.
  • the monitoring and the actuator 17 are controlled so as to be equal to or less than a predetermined strain (second predetermined value).
  • the controller 22 determines that the measured value of the vibration of the low-pressure compartment end plate 11a by the sensor 21 serving as the accelerometer is equal to or less than a predetermined vibration (third predetermined value). As such, monitoring and actuator 17 control are performed.
  • the controller 22 determines that the relative axial position of the rotor 11 in the vehicle compartment 11 with the rotor 12 is steam based on the measured value of the shaft torque by the sensor 21 as the shaft torque meter.
  • the actuator 17 is controlled to adjust the difference in thermal expansion so that the maximum output position of the turbine is obtained.
  • the controller 22 is based on the measured value of the gas temperature in the vehicle interior 11 by the sensor 21 as a vehicle interior thermometer, and the rotor 12 of the vehicle interior 11 is connected.
  • the actuator 17 is controlled to adjust the difference in thermal expansion so that the rotor axial relative position becomes the highest efficiency of the steam turbine.
  • the vehicle compartment position adjusting apparatus is configured as described above, and the controller 17 is controlled by the controller 22 to extend the low-pressure vehicle compartment end plate 11a in the direction of the heat expansion of the rotor. The difference can be canceled.
  • FIG. 7 is a circuit diagram for explaining the structure of the hydraulic unit 23 controlled by the controller 22.
  • the hydraulic unit 23 includes a hydraulic tank 23a, a filter 23b, a motor 23c, a hydraulic pump 23d, a check valve 23e, a relief valve 23f, a pressure gauge 23g, a solenoid valve 23h, pilot check valves 23i and 23j, Speed limit stops 23k and 23l are provided.
  • the hydraulic pump 23d sucks oil from the hydraulic tank 23a through the filter 23b and sends it to the fixed side of the hydraulic unit 23, and is operated by a motor 23c to be connected.
  • the hydraulic pump 23d is connected in parallel to the relief valve 23f and the solenoid valve 23h on the fixed side (via a check valve 23e).
  • a pressure gauge 23g is provided between the hydraulic pump 23d and the solenoid valve 23h. Note that the relief valve 23f prevents the hydraulic pressure from rising to a set pressure or higher.
  • the solenoid valve 23h switches the flow direction of the oil sent by the hydraulic pump 23d to two directions, and a pilot check valve 23i and a speed limiting throttle 23k are provided on one of the fixed sides of the solenoid valve 23h.
  • a pilot check valve 23j and a speed limiting throttle 23l are provided.
  • the pilot check valves 23i and 23j are valves that adjust so as to maintain the position of the actuator 17 as a hydraulic cylinder when the pump is stopped due to, for example, a power failure.
  • the speed limit throttles 23k and 23l are provided on the fixed side of the pilot check valves 23i and 23j, respectively.
  • the speed limit throttle 23k is a speed limit throttle (meter-in) when the actuator 17 pushes the vehicle compartment 11. Further, it also functions as a speed limit when an impact load is applied in the direction in which the actuator 17 is pushed from the side of the compartment 11 due to a change in the pressure inside the compartment 11 or the like.
  • the speed limiting aperture 23l is a speed limiting aperture (meter-in) when the vehicle compartment 11 is pulled and positioned by the actuator 17.
  • the pilot check valves 23i and 23j are provided so that the thrust of the actuator 17 is not lost due to a power failure or the like, and there is no sudden operation of the actuator 17. As described above, it is assumed that the operation speed is limited by inserting the speed limit stops 23k and 23l.
  • the passenger compartment position adjusting device As described above, the passenger compartment position adjusting device according to the present embodiment has been described. However, in the passenger compartment position adjusting device according to the present embodiment, the turbine efficiency is improved by sensor feedback of the thermal expansion difference and adjusting the passenger compartment position. Can do.
  • the passenger compartment position adjusting device even if an excessive thrust load is applied due to an earthquake or the like, it can be received by an anchor bolt instead of an actuator, and a serious accident such as blade contact can be avoided.
  • the vehicle compartment position adjusting apparatus even when the actuator malfunctions, the vehicle compartment is fixed by the anchor bolt, so that a serious accident such as blade contact can be avoided.
  • the actuator can only be a thrust required for vehicle compartment deformation, and a small and inexpensive one can be adopted.
  • Example 2 The vehicle compartment position adjusting device according to the present embodiment is obtained by changing the mounting position of the actuator of the vehicle compartment position adjusting device according to the first embodiment of the present invention. Below, it demonstrates centering on a different structure from Example 1, and abbreviate
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the installation location of the actuator in the present embodiment.
  • 8A is a top view
  • FIG. 8B is a side view
  • FIG. 8C is a partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 8B.
  • description of the thrust bearing is abbreviate
  • the bearing housing 33 of the journal bearing provided in the vehicle compartment position adjusting apparatus is a partial change of the shape of the bearing housing 13.
  • the actuator 27 is connected to the bearing housing 33.
  • the bearing box 33 is formed with arms 33a extending in the same direction on both sides in the rotor radial direction and in the horizontal direction.
  • the actuator 27 is fixed to the arm 33a from the rotor axial direction fixed side, and pushes the bearing housing 33 in the heat expansion direction of the rotor 12 (rotor axial direction free side).
  • the reaction force receiver 28 is fixed to the base 14 with a strong bolt (an anchor bolt or the like) 29 on the rotor axially fixed side, and the actuator 27 is fixed to the reaction force receiver 28. Note that one or a plurality of bolts 29 may be provided.
  • the vehicle compartment position adjusting apparatus pushes the bearing housing 33 in the heat expansion direction of the rotor 12 (the rotor axial direction free side) by the actuator 27 when a difference in the tropics occurs. Then, the low-pressure casing end plate 11a is deformed so as to extend in the heat extension direction of the rotor 12 (the rotor axial direction free side) as shown by the broken lines in FIGS. As a result, the passenger compartment 11 and the bearing box 33 are shifted in the rotor thermal expansion direction. Therefore, the difference in thermal expansion can be canceled.
  • reaction force of the actuator 27 at that time is received by the reaction force receiver 28. Since the reaction force receiver 28 is fixed by a bolt 29, the reaction force receiver 28 is not moved by the reaction force of the actuator 27.
  • the actuator 27 is a 70 MPa high pressure hydraulic actuator.
  • the journal bearing (not shown) has a bearing box 33 that is fixed to the vehicle compartment 11 and formed with arms 33a extending in both the radial direction and the horizontal direction.
  • the actuator 27 is connected to each of the arms 33a from the axially fixed side.
  • reaction force receiver 28 is fixed on the base 14 on the fixed side of the arm 33a, and the actuator 27 is interposed between the reaction force receiver 28 and the arm 33a.
  • the actuator 27 is installed on the bearing housing 33 side, so that the height from the foundation of the connecting portion is relatively low, and the size of the reaction force receiver 28 can be reduced. it can. In addition, installation work and the like are facilitated.
  • the surface temperature of the bearing housing 33 is about 60 ° or less, and since it is connected via the arm 33a, the actuator 27 can be used at room temperature.
  • Example 3 The vehicle compartment position adjusting device according to the present embodiment is obtained by changing the shape of the reaction force receiver 18 of the vehicle compartment position adjusting device according to the first embodiment of the present invention. Below, it demonstrates centering on a different structure from Example 1, and abbreviate
  • FIG. 9 is a partially enlarged view corresponding to FIG. 4C for explaining the installation location of the actuator 17 in the present embodiment.
  • actuators 17 are respectively connected to both ends in the rotor radial direction and in the horizontal direction of the low-pressure compartment end plate 11a.
  • the actuator 17 is fixed to a reaction force receiver 38 on the base 14 on the free side on both sides in the horizontal direction of the low-pressure casing end plate 11a.
  • the reaction force receiver 38 is fixed to the base 14 by a strong bolt (an anchor bolt or the like) 39.
  • the reaction force receiver 38 is fixed on the base 14 on the free side of the both ends in the radial direction and the horizontal direction of the low-pressure compartment end plate 11a, and the actuator 17 It is interposed between the force receiver 38 and the low-pressure casing end plate 11a.
  • the low pressure passenger compartment end plate 11a is pulled by the actuator 17 so that the low pressure passenger compartment end plate 11a extends in the heat extension direction (axial free side) of the rotor 12. To do. At that time, the reaction force of the actuator 17 is received by the reaction force receiver 38. The reaction force receiver 38 is fixed by a bolt 39 so that it does not move due to the reaction force of the actuator 17. As a result, stress is not applied to another portion and the deformation does not occur, and the responsiveness becomes higher.
  • the present invention is suitable as a casing position adjusting device for a steam turbine used in a power plant or the like.

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Abstract

自由側端部はジャーナル軸受（図示略）により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受（１６）により軸方向に固定されるロータ（１２）と、固定側端部がスラスト軸受（１６）により軸方向（ロータ軸方向）に固定される車室（１１）とを備える蒸気タービンにおいて、ロータ（１２）に対する車室１１の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、車室（１１）のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板（１１ａ）と、低圧車室端板（１１ａ）を軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータ（１７）とを備えるものである。

Description

車室位置調整装置
　本発明は、発電プラント等で使用される蒸気タービンの車室位置調整装置に関する。
　蒸気タービンは、例えば発電プラントにおいて発電機へ動力を供給するために使用されるものであり、蒸気タービンに備わるロータは、車室の前方においてジャーナル軸受により径方向の位置が固定され、車室の後方においてスラスト軸受により軸方向の位置が固定されている。
　蒸気タービンでは、ロータ及びタービンケーシング（内車室）において、熱膨張によりスラスト軸受からのロータ軸方向の長さが伸びる。これを熱伸びという。この熱伸びの変位量は、内車室側よりもロータ側の方が大きいものとなる。以下では、ロータと内車室の熱伸びの変位量の差を「熱伸び差」と呼称する。この熱伸び差は、タービン効率の低下を招いている。
特開２０１３‐２３４６６４号公報 特開２０１３‐１７０４６８号公報
　例えば、車室における高圧タービンダミー部では、内周面にＡＣＣアブレーダブルシールが設けられており、このＡＣＣアブレーダブルシールには、ロータ側へ突起したシールダムがロータ軸方向に所定間隔毎に形成されている。また、ロータには車室側に突起したシールフィンがロータ軸方向に所定間隔毎に設けられている。そして、ＡＣＣアブレーダブルシールに形成されたシールダムと、ロータに形成されたシールフィンとは、ロータ軸方向に離間して形成されている。
　しかしながら、熱伸び差が発生すると、シールフィンとシールダムの相対位置がずれ、シールフィンがシールダムに接触する虞がある。よって、予め熱伸び差を考慮してクリアランスを広げた設計としておく必要があるが、これにより、当該部のリークが増加し、タービン効率が低下してしまう。
　あるいは、熱伸び差が発生することにより、シールフィンがシールダムから乗り外れる虞もある。これにより、シールダムとシールフィンとのリーク増加により蒸気タービン効率が低下する。
　一方、車室における高圧タービン翼列部では、内周面に軸シール（ラビリンスシール等）が設けられており、この軸シールは、ロータに対向する面がスラスト軸受に近づくにつれロータ側に近接するステップ状となっている。さらに、このステップ毎にロータ側へ突起したシールフィンが形成されている。また、ロータに設けられた動翼は、車室に対向する面がステップ状になっており、スラスト軸受に近づくにつれ車室側に近接する。そして、軸シールの各シールフィンは、動翼の各ステップに対し、最適位置に配される。
　しかしながら、熱伸び差が発生すると、軸シールのシールフィンが最適位置から外れ、動翼のステップから乗り外れる虞がある。これにより、シールフィンと動翼とのリークが増加し、タービン効率が低下する。
　上記課題を解決するため、既存の技術として、熱伸び差にあわせて、車室やロータをアクチュエータにより位置決め調整する方法がある。
　ロータ側のパッシブ制御にて熱伸び差の調整を行う場合には、例えば、ロータの熱伸びを吸収できる軸継手（ギヤカップリング、線膨張係数の小さい材料の継手等）を適用し、熱伸び差を低減するという方法がある。しかしながら、この方法では、センサフィードバックがないため、熱伸び差を目標値内に高精度で制御できないという問題がある。
　ロータ側のアクティブ制御にて熱伸び差の調整を場合には、例えば、スラスト軸受背面より位置決め機構（アクチュエータ）にて軸受パッドを押し、熱伸び差を調整する方法がある。しかしながら、この方法では、スラスト軸受等のケーシング内部にアクチュエータを内蔵する必要があり、トラブル発生時に即時対応できず、また、既設の蒸気タービンへの適用が困難という問題がある。
　車室側のパッシブ制御にて熱伸び差を調整する場合には、例えば、タイビームが熱伸びすることで、基礎と連結している内車室に熱伸びが伝わり、ロータの熱伸びと同等になり、熱伸び差を低減する方法がある。しかしながら、この方法においては、センサフィードバックがないため、熱伸び差を目標値内に高精度で制御できないという問題がある。
　したがって、車室側のアクティブ制御にて熱伸び差を調整するのが望ましい。この方法には、例えば上記特許文献１に記載されるように、熱伸び差を計測し、油圧・空圧等のアクチュエータで能動的に内車室全体を移動させ、熱伸び差を低減する方法がある。
　しかしながら、上記特許文献１に記載される方法においては、通常運転時や地震時等に発生するスラスト荷重は過大であるため、アクチュエータで支持する場合はアクチュエータや反力受けを大型化する必要があり、設置スペース確保が困難であり、また、アクチュエータの推力喪失時に、翼接触のリスクがあるという問題がある。
　したがって本発明では、上記技術的課題に鑑み、スラスト荷重をアンカーボルトで受けつつ、熱伸び差をキャンセルすることで、タービン効率改善を図ることができる、車室位置調整装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決する第１の発明に係る車室位置調整装置は、
　自由側端部はジャーナル軸受により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受により軸方向に固定されるロータと、固定側端部が前記スラスト軸受により軸方向に固定される車室とを備える蒸気タービンにおいて、前記ロータに対する前記車室の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、
　前記車室のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり、軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板と、
　前記低圧車室端板を軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータとを備える
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第２の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記車室は、前記低圧車室端板よりも軸方向固定側においてアンカーボルトで固定される
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第３の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記アクチュエータは、前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第４の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記ジャーナル軸受は、前記車室に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアームが形成される軸受箱を有し、
　前記アクチュエータは、前記アームのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第５の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１又は２の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記ロータと前記車室の熱伸びの変位量の差である熱伸び差を計測する第１センサと、
　前記第１センサの計測値に基づき前記アクチュエータを制御する制御器とを備える
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第６の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記アクチュエータの推力を計測する第２センサをさらに備え、
　前記制御器は、前記第２センサによる計測値が第１所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第７の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記低圧車室端板の歪み力を計測する第３センサをさらに備え、
　前記制御器は、前記第３センサによる計測値が第２所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第８の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第５のいずれか１つの発明に係る車室位置調整装置において、
　前記低圧車室端板の振動を計測する第４センサをさらに備え、
　前記制御器は、前記第４センサによる計測値が第３所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第９の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第５のいずれか１つの発明に係る車室位置調整装置において、
　前記ロータの回転トルクを計測する第５センサをさらに備え、
　前記制御器は、前記第５センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最大出力の位置となるように、前記アクチュエータを制御する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１０の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第５の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記車室内の温度計測する第６センサをさらに備え、
　前記制御器は、前記第６センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最高効率となるように、前記アクチュエータを制御する
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１１の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第３の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記車室は台板を介して基礎上に固定され、
　前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における前記基礎上にはそれぞれ反力受けが配され、
　前記反力受けは下方が前記台板へ向け延伸して固定され、
　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１２の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第３の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１３の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第４の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記アームの固定側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記アームとの間に介設される
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１４の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１の発明に係る車室位置調整装置において、
　前記アクチュエータは、径方向において前記低圧車室端板の最外径以内に配置される
　ことを特徴とする。
　上記課題を解決する第１５の発明に係る車室位置調整装置は、
　上記第１の発明に係る車室位置調整装置において、
　径方向において略半円形に拡張し、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状である
　ことを特徴とする。
　本発明に係る車室位置調整装置によれば、スラスト荷重をアンカーボルトで受けつつ、熱伸び差をキャンセルすることで、タービン効率改善を図ることができる。
本発明の実施例１における蒸気タービンの車室及びその周辺の断面図である。 ダイヤフラム状部分を有する車室形状の例を示す図である。（ａ）は図１のａ‐ａ断面図、（ｂ）は車室の斜視図である。 本発明の実施例１における蒸気タービンの車室及びその周辺の概略図である。（ａ）は部分上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は部分正面図である。 本発明の実施例１におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。 図２（ａ）に対応する、アクチュエータの引張位置とＦＥＭによる変形解析結果の例を示す図である。（ａ）は変形前の状態を表し、（ｂ）は変形後の状態を表している。 本発明の実施例１におけるアクチュエータの制御システムを説明するブロック図である。 本発明の実施例１の制御器により制御される油圧ユニットの構造を説明する回路図である。 本発明の実施例２におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。 本発明の実施例３におけるアクチュエータの設置箇所を説明するための図４（ｃ）に対応した部分拡大図である。
　以下、本発明に係る車室位置調整装置を実施例にて図面を用いて詳述する。
［実施例１］
　図１は、蒸気タービンの車室及びその周辺の概略的断面図であり、紙面左側が自由側、右側が固定側となる。図１では、ロータ１２の自由側を支持するジャーナル軸受、及び、ロータ１２の固定側を支持するスラスト軸受は省略してあるが、「スラスト軸受設置箇所」の軸方向位置は破線で示している。また、スラスト軸受設置箇所の破線を起点とした白抜き矢印は、その起点からロータ１２の熱伸びが発生していることを示しており、矢印の向きがロータ１２の熱伸びの方向を示している。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、車室側を軸方向に位置決め制御するものである。また、本実施例では、上記特許文献１のように車室１１全体を軸方向に完全フリーにするのではなく、車室１１は図１中に破線で示した「車室アンカー点」の軸方向位置において、アンカーボルトで固定しておく。なお、車室アンカー点の破線から出ている白抜き矢印は、車室１１の熱伸びを表している。また、車室アンカー点の破線を起点とした白抜き矢印は、その起点から車室１１の熱伸びが発生していることを示しており、矢印の向きが車室１１の熱伸びの方向を示している。
　さらに、外面にリブ１１Ｂが設けられた低圧車室１１Ａの軸方向自由側を向く端面の板（低圧車室端板）１１ａ（図１中に破線枠で示している）をダイヤフラム状の柔軟構造とする。具体的には、圧力変形の影響を抑えられる低圧車室端板１１ａを薄肉化し、薄肉化した部分で熱伸び差調整代±２ｍｍの変形ができるように強度設計を行う。そして、この低圧車室端板１１ａをアクチュエータにて変形させる。なお、低圧車室端板１１ａは、径方向において略半円形に拡張し、図１に示すように、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状である。
　すなわち、スラスト荷重はアンカーボルトで受け、車室１１の一部（低圧車室端板１１ａ）をダイヤフラム状に変形させて内部の翼環を位置決め調整する。
　仮に、車室１１を完全フリーにした場合、車室１１に作用する全スラスト荷重（圧力差、熱伸び、あるいは、地震加速度等による荷重）をアクチュエータで支持する必要があり、アクチュエータ推力喪失時などのトラブルによる翼接触、アクチュエータ大型化等の問題が発生する。よって、本実施例では、スラスト荷重はアンカーボルトで受け、車室１１の一部（低圧車室端板１１ａ）をダイヤフラム状に変形させ、位置決め調整することで、万一のフェイルセーフが可能となり、アクチュエータの小型化を図ることもできる。
　図２は、ダイヤフラム状部分を有する車室形状の例を示す図である。図２（ａ）は図１のａ‐ａ断面図、図２（ｂ）は車室の斜視図である。
　ダイヤフラム状の低圧車室端板１１ａは、剛体部分（高圧車室）１１ｂが軸方向自由側に向かって移動調整する際に、たわみ変形する。これにより、車室１１がアンカーで固定されたまま、剛体部分（高圧車室）１１ｂのみを±２ｍｍ移動調整することが可能となる。
　図３は、蒸気タービンの車室１１及びその周辺の概略図である。図３（ａ）は部分上面図、図３（ｂ）は側面図、図３（ｃ）は部分正面図である。また図３（ｂ）では、スラスト軸受１６を図示している。さらに、図３（ａ）（ｂ）には、車室アンカー点の軸方向位置を示す破線が付されており、この破線を起点とする白抜き矢印は図１と同様である。また、スラスト軸受１６を起点とする白抜き矢印も、図１のスラスト軸受設置箇所を起点とする白抜き矢印と同様である。
　図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、車室１１、ジャーナル軸受の軸受箱１３、スラスト軸受１６は基礎１４上に載置されており、図３（ａ）に示すように、車室１１は基礎１４に対し、車室１１のロータ径方向かつ水平方向両端において、低圧車室端板１１ａよりもロータ軸方向固定側に配されたアンカーボルト１５によって、固定されている。車室１１は、図中の白抜き矢印のように、ロータ軸方向においてアンカーボルト１５から固定側へ熱伸びすることとなる。
　軸受箱１３は、車室１１とロッド（図示略）にて固定されている。また、軸受箱１３に対し、ロータ１２はロータ軸方向に移動可能となっている。したがって、軸受箱１３は車室１１の熱伸びによってロータ軸方向に動くことになる。なお、ロータ１２（図３では省略）は、白抜き矢印のごとく、スラスト軸受１６から自由側へ熱伸びすることとなる。
　図４は、本実施例におけるアクチュエータ１７の設置箇所を説明する概略図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。なお、図４（ａ）（ｂ）では、スラスト軸受の記載を省略している。
　図４（ｃ）に示すように、アンカーボルト１５は、車室１１、台板１４ａ、基礎１４を貫通して配されることで、車室１１は、台板１４ａを介して基礎１４に固定されている。
　また、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け１８が配されている。さらに、反力受け１８は下方が台板１４ａへ向け延伸しており、この延伸部分と台板１４ａとが溶接やボルト等で固定されている。そして、反力受け１８と低圧車室端板１１ａとの間にアクチュエータ１７が介設され固定されている。すなわち、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端にそれぞれアクチュエータ１７が接続している。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、熱伸び差が生じた際に、アクチュエータ１７が低圧車室端板１１ａを自由側（熱伸び方向）に引っ張る。すると、図４（ａ）（ｂ）に破線で示すように、低圧車室端板１１ａがロータ熱伸び方向（ロータ径方向自由側）に伸びるように変形し、これにより、車室１１及び車室１１に固定された軸受箱１３がロータの熱伸び方向（ロータ径方向自由側）にずれる。よって、熱伸び差をキャンセルすることができる。
　アクチュエータ１７が低圧車室端板１１ａを引っ張ったときの反力はアンカーボルト１５で受けることになる。また、アクチュエータ１７には、例えば圧力式を用いる。特に、炉内構造物等の数百ｔの重量物取替工事等でも使用される油圧ジャッキ等が好ましい。
　すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、自由側端部はジャーナル軸受（図示略）により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受１６により軸方向に固定されるロータ１２と、固定側端部がスラスト軸受１６により軸方向（ロータ軸方向）に固定される車室１１とを備える蒸気タービンにおいて、ロータ１２に対する車室１１の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、車室１１のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板１１ａと、低圧車室端板１１ａを軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータ１７とを備えるものである。
　また、車室１１は、低圧車室端板１１ａよりも軸方向固定側においてアンカーボルト１５で固定されるものである。さらに、アクチュエータ１７は、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続するものである。
　さらに、車室１１は台板１４ａを介して基礎１４上に固定され、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け１８が配され、反力受け１８は下方が台板１４ａへ向け延伸して固定され、アクチュエータ１７は、反力受け１８とリブ１１ａとの間に介設されるものである。
　図５は、図２（ａ）に対応する、アクチュエータの引張位置とＦＥＭによる変形解析結果の例を示す図である。図５（ａ）は変形前の状態を表し、図５（ｂ）は変形後の状態を表している。
　図５（ｂ）に示すアクチュエータ引張位置（低圧車室端板１１ａの最外径位置）ｂでの引っ張りは、低圧車室端板１１ａが最も変形し、最大応力が大きくなるとともに、剛体部分（高圧車室）１１ｂの自由側端部の移動量が最小となる最悪条件である。当該条件での解析の結果、低圧車室端板１１ａの応力は溶接部で最大１５１．９ＭＰａであり許容応力１９９．９ＭＰａ（１．５σａ）以下を満足するとともに、剛体部分（高圧車室）１１ｂの自由側端部が最小条件でも２．２ｍｍ移動し、必要な熱伸び差移動量を確保できることがわかった。したがって、径方向において低圧車室端板１１ａの最外径以内にアクチュエータを配置し引っ張ることで、熱伸び差調整が可能となると考える。
　特に、剛体部分（高圧車室）１１ｂにアクチュエータを配置し引っ張ることで、応力的にも制御精度的にも熱伸び差調整がしやすくなる。
　図６は、本実施例におけるアクチュエータ１７の制御システムを説明するブロック図である。なお、以下では、アクチュエータ１７が油圧シリンダであるものとして説明するが、本実施例はこれに限定されるものではない。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、上述した構成に加え、アクチュエータ１７を制御するために、図６に示すように、センサ２１、制御器２２、及び、油圧ユニット２３を備える。
　センサ２１としては、まず、フィードバック用検出値を検出する、熱伸び差計（又は軸受箱変位計）を用いる。熱伸び差計は、軸受箱１３内に固定され、ロータ１２の位置を検出することで、車室１１とロータ１２との熱伸び差を計測するものである。なお、軸受箱変位計は、軸受箱１３の変位量を計測するものである。
　さらに、信頼性向上のために、センサ２１は、熱伸び差計（又は軸受箱変位計）だけではなく、他のセンサも併用するのが望ましい。他のセンサとしては、アクチュエータ１７への指令値が過大な値にならないよう、監視及び制御、場合によってはトリップ（運転停止）する、監視・トリップ（運転停止）管理用センサ、さらには、発電効率の計画値と計測値とを比較及び評価する比較評価用センサを用いてもよい。
　監視・トリップ管理用センサとしては、例えば、アクチュエータ１７の推力（油圧シリンダの荷重の力）を計測するアクチュエータ推力計（ロードセル）、低圧車室端板１１ａの歪み（応力）力を計測する歪み計、低圧車室端板１１ａの振動を計測する加速度計などの中から、一つ又は複数のものを用いる。
　比較評価用センサとしては、例えば、ロータ１２の回転トルクを計測する軸トルク計、車室１１内の温度を計測する車室内温度計のうち、一方又は両方を用いる。
　制御器２２は、油圧ユニット２３を介してアクチュエータ１７を制御する。まず、上記熱伸び差計としてのセンサ２１による熱伸び差の計測値（又は、軸受箱変位計としてのセンサ２１による軸受箱１３の変位量の計測値）に基づき、熱伸び差が０（又は予め入力された目標値）となるようにアクチュエータ１７を制御する。具体的には、アクチュエータ１７の制御量を計算し、目標の制御量となるように、油圧ユニット２３を介してアクチュエータ１７を制御する（さらに、目標制御速度を設定しておき、軸受箱１３の変位量から変位速度を求め、これをアクチュエータ１７の制御に用いてもよい）。
　また、センサ２１としてさらに上記アクチュエータ推力計を用いる場合、制御器２２は、アクチュエータ推力計としてのセンサ２１によるアクチュエータ１７の推力の計測値が、所定の力（第１所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７の制御を行う。
　また、センサ２１としてさらに上記歪み計を用いる場合、制御器２２は、低圧車室端板１１ａの強度の監視のため、歪み計としてのセンサ２１による低圧車室端板１１ａの歪みの計測値が、所定の歪み（第２所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７制御を行う。
　また、センサ２１としてさらに上記加速度計を用いる場合、制御器２２は、加速度計としてのセンサ２１による低圧車室端板１１ａの振動の計測値が、所定の振動（第３所定値）以下になるよう、監視及びアクチュエータ１７制御を行う。
　そして、センサ２１としてさらに上記軸トルク計を用いる場合、制御器２２は、軸トルク計としてのセンサ２１による軸トルクの計測値に基づき、車室１１のロータ１２とのロータ軸方向相対位置が蒸気タービンの最大出力の位置となるように、アクチュエータ１７を制御し、熱伸び差を調整する。
　そして、センサ２１としてさらに上記車室内温度計を用いる場合、制御器２２は、車室内温度計としてのセンサ２１による車室１１内のガス温度の計測値に基づき、車室１１のロータ１２とのロータ軸方向相対位置が蒸気タービンの最高効率となるように、アクチュエータ１７を制御し、熱伸び差を調整する。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、上述のような構成とすることにより、制御器２２によりアクチュエータ１７を制御することで、低圧車室端板１１ａをロータ熱伸び方向に伸ばし、熱伸び差をキャンセルすることができる。
　図７は、制御器２２により制御される油圧ユニット２３の構造を説明する回路図である。図７に示すように、油圧ユニット２３は、油圧タンク２３ａ、フィルタ２３ｂ、モータ２３ｃ、油圧ポンプ２３ｄ、逆止弁２３ｅ、リリーフバルブ２３ｆ、圧力計２３ｇ、ソレノイドバルブ２３ｈ、パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊ、速度制限絞り２３ｋ，２３ｌを備えている。
　油圧ポンプ２３ｄは、フィルタ２３ｂを介して油圧タンク２３ａから油を吸い上げ、油圧ユニット２３の固定側へ送るものであり、接続するモータ２３ｃによって作動する。また、油圧ポンプ２３ｄは、その固定側において（逆止弁２３ｅを介して）リリーフバルブ２３ｆとソレノイドバルブ２３ｈとに並列接続している。また、油圧ポンプ２３ｄとソレノイドバルブ２３ｈとの間には圧力計２３ｇが設けられている。なお、リリーフバルブ２３ｆは、油圧が設定以上の圧力に上昇するのを防止するものである。
　ソレノイドバルブ２３ｈは、油圧ポンプ２３ｄにより送られてきた油の流れる方向を２方向に切り換えるものであり、ソレノイドバルブ２３ｈの固定側の一方には、パイロットチェックバルブ２３ｉ及び速度制限絞り２３ｋが設けられ、他方には、パイロットチェックバルブ２３ｊ及び速度制限絞り２３ｌが設けられている。
　パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊは、例えば停電等でポンプ停止となった場合、油圧シリンダとしてのアクチュエータ１７の位置を保持するように調整するバルブである。
　速度制限絞り２３ｋ，２３ｌは、それぞれパイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊの固定側に設けられており、速度制限絞り２３ｋは、アクチュエータ１７で車室１１を押すときの速度制限絞り（メータイン）である。また、車室１１内圧力の変動等で車室１１側からアクチュエータ１７を押す方向に衝撃荷重が加わった時の速度制限としても機能する。一方、速度制限絞り２３ｌは、アクチュエータ１７で車室１１を引き位置決めするときの速度制限絞り（メータイン）である。
　すなわち、アクチュエータ１７を油圧（もしくは空圧）方式とする場合には、停電等によりアクチュエータ１７の推力が喪失しないよう、パイロットチェックバルブ２３ｉ，２３ｊを設けており、突発的なアクチュエータ１７の動作がないよう、速度制限絞り２３ｋ，２３ｌを入れて動作速度を制限するものとする。
　以上、本実施例に係る車室位置調整装置について説明したが、本実施例に係る車室位置調整装置では、熱伸び差をセンサフィードバックし車室位置決め調整することで、タービン効率改善を図ることができる。
　また、本実施例に係る車室位置調整装置では、地震等により過大なスラスト荷重が作用した場合でも、アクチュエータではなくアンカーボルトで受けることができ、翼接触等の重大事故を回避できる。
　さらに、本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータが誤作動した場合でも、アンカーボルトにより車室を固定しているため、翼接触等の重大事故を回避できる。
　さらに、本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータは車室変形に必要な推力のみとすることができ、小型・安価なものを採用できる。
　そして、本実施例に係る車室位置調整装置を用いることにより、最大出力点あるいは最高効率点での運転が可能となる。
［実施例２］
　本実施例に係る車室位置調整装置は、本発明の実施例１に係る車室位置調整装置のアクチュエータの取付け位置を変更したものである。以下では、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同一の構成については極力説明を省略する。
　図８は、本実施例におけるアクチュエータの設置箇所を説明する概略図である。図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）の破線で囲んだ箇所の部分拡大図である。なお、図８（ａ）（ｂ）では、スラスト軸受の記載を省略している。
　本実施例に係る車室位置調整装置に備わるジャーナル軸受の軸受箱３３は、軸受箱１３の形状を一部変更したものである。また、アクチュエータ２７は軸受箱３３に接続している。
　軸受箱３３は、ロータ径方向かつ水平方向両側面にそれぞれ同方向に延伸するアーム３３ａが形成されている。アクチュエータ２７はアーム３３ａに対し、ロータ軸方向固定側から固定され、軸受箱３３をロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に押す。
　反力受け２８はロータ軸方向固定側において、強固なボルト（アンカーボルト等）２９で基礎１４に固定されており、アクチュエータ２７は反力受け２８に固定されている。なお、ボルト２９は一つでも複数でもよい。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、熱帯び差が生じた際に、アクチュエータ２７により軸受箱３３をロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に押す。すると、低圧車室端板１１ａは図８（ａ）（ｂ）に示す破線のとおり、ロータ１２の熱伸び方向（ロータ軸方向自由側）に伸びるようにして変形する。これにより、車室１１及び軸受箱３３はロータ熱伸び方向にずれる。よって熱伸び差をキャンセルすることができる。
　なお、その際のアクチュエータ２７の反力は反力受け２８で受ける。反力受け２８は、ボルト２９で固定されているため、アクチュエータ２７の反力で動かないようになっている。
　なお、軸受箱３３（及び車室１１）を熱伸び方向に調整する際、ロータ軸方向のしゅう動抵抗として２８３８ｋＮ（約２９０ｔｏｎｆ）の力を要する。これを２つのアクチュエータ２７で押引するとして、１つあたり１４１９ｋＮ以上の推力が必要となる。この推力を得られ、かつコンパクトな設計とするため、アクチュエータ２７は、７０ＭＰａの高圧油圧アクチュエータとする。
　すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、ジャーナル軸受（図示略）は、車室１１に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアーム３３ａが形成される軸受箱３３を有し、アクチュエータ２７は、アーム３３ａのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続するものである。
　また、アーム３３ａの固定側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け２８が固定され、アクチュエータ２７は、反力受け２８とアーム３３ａとの間に介設されるものである。
　本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３側にアクチュエータ２７を設置するため、接続する箇所の基礎からの高さは比較的低くなり、反力受け２８のサイズを小さくすることができる。また、取付け作業等も容易となる。
　本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３の表面温度は約６０°以下であり、しかもアーム３３ａを介して接続しているため、アクチュエータ２７は常温で使用できる。
　本実施例に係る車室位置調整装置では、軸受箱３３は熱膨張による径方向変形は無視できるため、アクチュエータ２７と接続部にユニバーサルジョイントを装着する必要がない。
［実施例３］
　本実施例に係る車室位置調整装置は、本発明の実施例１に係る車室位置調整装置の反力受け１８の形状を変更したものである。以下では、実施例１と異なる構成を中心に説明し、同一の構成については極力説明を省略する。
　図９は、本実施例におけるアクチュエータ１７の設置箇所を説明するための図４（ｃ）に対応した部分拡大図である。
　本実施例に係る車室位置調整装置は、実施例１同様、低圧車室端板１１ａのロータ径方向かつ水平方向両端にそれぞれアクチュエータ１７が接続している。
　アクチュエータ１７は、低圧車室端板１１ａの水平方向両側の自由側における基礎１４上の反力受け３８に固定されている。反力受け３８は、基礎１４に対し、強固なボルト（アンカーボルト等）３９によって固定されている。
　すなわち、本実施例に係る車室位置調整装置は、低圧車室端板１１ａの径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎１４上にはそれぞれ反力受け３８が固定され、アクチュエータ１７は、反力受け３８と低圧車室端板１１ａとの間に介設されるものである。
　本実施例に係る車室位置調整装置では、アクチュエータ１７により低圧車室端板１１ａを引っ張ることで、低圧車室端板１１ａがロータ１２の熱伸び方向（軸方向自由側）に伸びるように変形する。その際、アクチュエータ１７の反力は反力受け３８で受ける。反力受け３８は、ボルト３９で固定されているため、アクチュエータ１７の反力で動かないようになっている。これにより、別の箇所に応力がかかり変形することがなくなり、より応答性が高くなる。
　本発明は、発電プラント等で使用される蒸気タービンの車室位置調整装置として好適である。
１１　車室
１１Ａ　低圧車室
１１ａ　低圧車室端板
１１Ｂ　リブ
１１ｂ　剛体部分（高圧車室）
１２　ロータ
１３，３３　軸受箱
１４　基礎
１４ａ　台板
１５　アンカーボルト
１６　スラスト軸受
１７，２７　アクチュエータ
１８，２８，３８　反力受け
２１　センサ
２２　制御器
２３　油圧ユニット
２３ａ　油圧タンク
２３ｂ　フィルタ
２３ｃ　モータ
２３ｄ　油圧ポンプ
２３ｅ　逆止弁
２３ｆ　リリーフバルブ
２３ｇ　圧力計
２３ｈ　ソレノイドバルブ
２３ｉ，２３ｊ　パイロットチェックバルブ
２３ｋ，２３ｌ　速度制限絞り
２９，３９　ボルト
３３ａ　アーム

Claims (15)

  1. 　自由側端部はジャーナル軸受により径方向に固定され、固定側端部はスラスト軸受により軸方向に固定されるロータと、固定側端部が前記スラスト軸受により軸方向に固定される車室とを備える蒸気タービンにおいて、前記ロータに対する前記車室の熱伸びによる軸方向位置を調整する車室位置調整装置であって、
    　前記車室のうち低圧車室における軸方向自由側を向く端板であり、軸方向に変形可能なダイヤフラム状の低圧車室端板と、
    　前記低圧車室端板を軸方向自由側に伸ばすように変形させるアクチュエータとを備える
    　ことを特徴とする車室位置調整装置。
  2. 　前記車室は、前記低圧車室端板よりも軸方向固定側においてアンカーボルトで固定される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
  3. 　前記アクチュエータは、前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端に対し、軸方向自由側から接続する
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車室位置調整装置。
  4. 　前記ジャーナル軸受は、前記車室に固定され、径方向かつ水平方向両側に延伸するアームが形成される軸受箱を有し、
    　前記アクチュエータは、前記アームのそれぞれに対し、軸方向固定側から接続する
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車室位置調整装置。
  5. 　前記ロータと前記車室の熱伸びの変位量の差である熱伸び差を計測する第１センサと、
    　前記第１センサの計測値に基づき前記アクチュエータを制御する制御器とを備える
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車室位置調整装置。
  6. 　前記アクチュエータの推力を計測する第２センサをさらに備え、
    　前記制御器は、前記第２センサによる計測値が第１所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の車室位置調整装置。
  7. 　前記低圧車室端板の歪み力を計測する第３センサをさらに備え、
    　前記制御器は、前記第３センサによる計測値が第２所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の車室位置調整装置。
  8. 　前記低圧車室端板の振動を計測する第４センサをさらに備え、
    　前記制御器は、前記第４センサによる計測値が第３所定値以下となるように、前記アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の車室位置調整装置。
  9. 　前記ロータの回転トルクを計測する第５センサをさらに備え、
    　前記制御器は、前記第５センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最大出力の位置となるように、前記アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の車室位置調整装置。
  10. 　前記車室内の温度計測する第６センサをさらに備え、
    　前記制御器は、前記第６センサによる計測値に基づき、前記車室の前記ロータとの軸方向相対位置が前記蒸気タービンの最高効率となるように、前記アクチュエータを制御する
    　ことを特徴とする請求項５に記載の車室位置調整装置。
  11. 　前記車室は台板を介して基礎上に固定され、
    　前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における前記基礎上にはそれぞれ反力受けが配され、
    　前記反力受けは下方が前記台板へ向け延伸して固定され、
    　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
    　ことを特徴とする請求項３に記載の車室位置調整装置。
  12. 　前記低圧車室端板の径方向かつ水平方向両端の自由側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
    　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記低圧車室端板との間に介設される
    ことを特徴とする請求項３に記載の車室位置調整装置。
  13. 　前記アームの固定側における基礎上にはそれぞれ反力受けが固定され、
    　前記アクチュエータは、前記反力受けと前記アームとの間に介設される
    　ことを特徴とする請求項４に記載の車室位置調整装置。
  14. 　前記アクチュエータは、径方向において前記低圧車室端板の最外径以内に配置される
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
  15. 　前記低圧車室端板は、径方向において略半円形に拡張し、径方向外周近傍が軸方向に傾斜した形状である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の車室位置調整装置。
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